專利名稱：通過焊接電流和壓入對軸和輪轂進(jìn)行連接的方法以及軸和輪轂通過這種連接構(gòu)成的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過電阻壓焊進(jìn)行連接的方法。在電阻壓焊過程中，壓合兩個待 焊接的金屬部件并且焊接電流通過相互壓合的部件的接觸部位傳導(dǎo)，以便接觸部位熔化。
背景技術(shù)：
為了連接軸和輪轂，軸的焊接區(qū)域例如可以壓入在輪轂中構(gòu)成的孔中，其中，焊接 區(qū)域相對孔具有過盈量。由于接觸部位在焊接過程中的熔化可以使軸壓入輪轂中并且與它 焊接。這種壓焊方法例如在EP1941964A1中已公開。代替這種壓焊過程例如還可以考慮用 于連接兩個部件的凸焊過程。
但在已知的壓焊方法中，會在可實現(xiàn)的焊接強(qiáng)度和焊接精度方面產(chǎn)生問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提高軸-輪轂連接裝置的精度和強(qiáng)度。
按本發(fā)明，輪轂包括用于與軸的相應(yīng)接縫段連接的第一接縫段和第二接縫段。為 了連接軸與輪轂，使兩個部件在軸和輪轂為此在第一接縫段區(qū)域內(nèi)設(shè)置的接觸部位處壓 合，其中，第二接縫段仍未接觸。焊接電流通過相互壓合的部件的各自的接觸部位傳導(dǎo)，以 便熔化在第一接縫段區(qū)域內(nèi)的接觸部位。在第一接縫段熔化時，軸壓入輪轂中，即，直到在 第二接縫段之間基本上形成壓合面為止?，F(xiàn)在最晚，但優(yōu)選在軸壓入輪轂之前已停止或在 其過程中停止該焊接電流，以便第一接縫段區(qū)域內(nèi)的熔化物可以凝固。
因此，軸和輪轂之間的連接既可以通過焊接部位也可以通過壓合面實現(xiàn)。視一些 焊接過程的決定性參數(shù)而定，也可以在第二接縫段的區(qū)域內(nèi)(作為壓合面的補(bǔ)充)初步形 成焊接連接。因為第二接縫段在焊接過程的開始還未接觸，但可以基本上避免電流損失并 且保持為焊接所需的能量消耗較小。第二接縫段也在焊接過程接近結(jié)束時才可以接觸。然 后，通過仍然保留的置位行程在第二接縫段之間產(chǎn)生壓力連接。以這種方式可以將輪轂特 別牢固并且可靠地固定在軸上。除了提高工作強(qiáng)度外，由于焊接連接裝置和壓合面的存在 可以改善焊接精度，亦即，軸和輪轂的相對取向。與兩個部件在單獨一個一體的接縫區(qū)域中 的平面焊接相比，可以在按本發(fā)明的方法中使用尺寸更小的焊接設(shè)備。
按一種實施形式，第二接縫段為基本上錐形的，其中，通過將軸壓入輪轂中而在第 二接縫段之間產(chǎn)生錐形配合面。第二接縫段基本上錐形的走向也可以是彎曲的。第二接縫 段例如也可以具有拋物線形或類似的橫截面。錐形配合面提供自鎖功能并且由于定心作用 而能夠在保持較高工作強(qiáng)度的情況下實現(xiàn)特別高的焊接精度。尤其可以通過錐形配合面可 靠地承受作用到軸或輪轂上的軸向力和彎矩。因此，借助按本發(fā)明的方法也可以實現(xiàn)多軸 式承載的軸-輪轂連接。
為了將軸壓入輪轂中，輪轂可以具有孔，在該孔的內(nèi)表面構(gòu)造至少第二接縫段。若 在孔的內(nèi)表面附加地也構(gòu)造輪轂的第一接縫段，則軸的第一接縫段相對輪轂的第一接縫段優(yōu)選具有過盈量，以便可以采用壓焊過程將軸與輪轂連接。但輪轂的第一接縫段也可以設(shè) 計在所述孔的外部，例如在環(huán)面形式的輪轂的端面上，尤其用于凸焊過程。
第一接縫段可以是基本上圓柱形的。因此，在焊接時，也就是將圓柱形軸段沿軸向 以間隙配合的形式壓入孔中，以便兩側(cè)的接觸部位是圓柱形的。這允許兩個部件相對彼此 簡單的定位。各第一接縫段可以與壓入方向尤其是精確平行地延伸。在此可行的是，第一 接縫段與純圓柱形不同地具有一定的彎曲和/或一個或多個突起。
按一種可選的實施方案，一個第一接縫段是基本上圓柱形的，而另一個第一接縫 段是基本上錐形的。尤其是，軸和輪轂可以成型為并且尺寸設(shè)計為，使得軸的錐形的第一接 縫段在軸和輪轂壓合時碰到輪轂的孔邊緣。相反，軸的基本上圓柱形的第一接縫段(尤其 是它的邊界)可以與輪轂的基本上錐形的第一接縫段共同作用?？蛇x地，兩個第一接縫段 (也就是軸和輪轂的第一接縫段)還可以都是基本上錐形的、但具有不同的圓錐角。因為軸 和輪轂的接觸部位在這些情況下，具有較小的面積并且尤其形成環(huán)形邊(至少在熔化開始 時)，所以在這種設(shè)計方案中以有利的方式執(zhí)行凸焊過程。
按另一種實施形式，一個第一接縫段形成環(huán)面，另一個第一接縫段基本上是圓錐 形的。將基本上在與軸或輪轂的軸線的法平面以內(nèi)延伸的環(huán)形表面看作該環(huán)面。可選地， 兩個第一接縫段可以分別具有一個環(huán)面。即便在該實施形式中，也可以執(zhí)行凸焊過程，尤其 如果是所述環(huán)面的至少一個設(shè)計成突起，如下列闡述那樣。
在前述的實施形式中，在輪轂的第一接縫段上和/或在軸的第一接縫段上設(shè)有至 少一個突起，以便在軸和輪轂相互壓合時形成所述的接觸部位。突起可以形成用于執(zhí)行凸 焊過程的“隆起(Buckel) ”。突起可以根據(jù)應(yīng)用情況設(shè)置在輪轂孔的內(nèi)表面上或輪轂或軸 的端面上，也就是在孔外部并且尤其是在前述的環(huán)面上。
最晚在第二接縫段進(jìn)入壓合面中時才結(jié)束焊接電流的導(dǎo)入。但優(yōu)選焊接電流在壓 焊過程開始時僅在較短的時間內(nèi)導(dǎo)入。焊接過程結(jié)束的精確時間點可以與焊接電流一樣并 且所有導(dǎo)入的焊接能量與各應(yīng)用情況適配。
第二接縫段的焊接優(yōu)選有意地相互阻擋，以便實現(xiàn)盡可能高的精度并且避免過度 能量輸入。但如前面提到那樣，也可以在第二接縫段的區(qū)域內(nèi)設(shè)計(略微凸顯的)軸和輪 轂的焊接。
按一種實施形式，各第一接縫段和各第二接縫段彼此沿軸向基本上直接相鄰，亦 即，各第一接縫段和各第二接縫段直接相互鄰接或在各第一接縫段和各第二接縫段之間存 在僅一個過渡段，該過渡段與接縫段的軸向尺寸相比較短。這確保緊湊的結(jié)構(gòu)和可靠的整 個連接。優(yōu)選過渡段這樣設(shè)計，它可以容納在焊接過程中產(chǎn)生的多余的熔化或變形材料。但 在可選的實施形式中，各第一接縫段和各第二接縫段也可以彼此遠(yuǎn)離地設(shè)置。
本發(fā)明還涉及一種由軸和輪轂構(gòu)成的裝置，其中，輪轂包括用于與軸的對應(yīng)接縫 段連接的第一接縫段和第二接縫段，其中，兩個部分彼此焊接在第一接縫段上，這尤其通過 電阻壓焊實現(xiàn)，并且其中，兩個部分在第二接縫段上彼此擠壓。這種由軸和輪轂構(gòu)成的壓焊 裝置是可多軸式承載的并且確保了較高精度。因為設(shè)置僅一個單獨的焊接部位，所以小尺 寸焊接設(shè)備就足以制造軸-輪轂復(fù)合體。


本發(fā)明的擴(kuò)展設(shè)計在各從屬權(quán)利要求、說明書以及附圖中說明。
下列根據(jù)例示性的實施形式并且參照附圖描述本發(fā)明。
圖1是按本發(fā)明第一種實施形式的軸和與軸連接的輪轂的立體縱剖面；
圖2是圖1所示軸和輪轂在壓焊過程開始時的圖3是圖1所示軸和輪轂在壓焊過程結(jié)束之前不久的圖4是圖1所示軸和輪轂在壓焊過程結(jié)束后的圖5是相互連接的圖1所示軸和輪轂放大的剖面圖6是按本發(fā)明第二種實施形式的軸和待與該軸連接的輪轂的局部剖視圖7是按本發(fā)明第三種實施形式的軸和待與該軸連接的輪轂的局部剖視圖；具體實施方式
在圖1中，例示出要與軸12焊接的輪轂10。輪轂10和軸12由傳動部件常用的鋼 材料組成。輪轂10在所示的實施例中是環(huán)形的并且具有中心的圓形孔14，該孔14具有在 端面的通入口 15?？?4的內(nèi)表面16沿軸向劃分成第一焊接段18、與之鄰接的第二過渡段 19以及鄰接第二過渡段19的第二焊接段20。
在此處設(shè)計成空心軸的軸12的外圓周面21上設(shè)置環(huán)繞的，亦即環(huán)形的突起22， 該環(huán)形的突起22要壓入輪轂10的孔14中。突起22的外輪廓面24與孔16的內(nèi)表面相似 地被沿軸向劃分成第一焊接段26、與該第一焊接段26鄰接的過渡段28以及鄰接過渡段28 的第二焊接段30。各自的第一焊接段18，26和各自的第二焊接段20，30在形狀上互補(bǔ)，其 中，突起22的第一和第二焊接段26，30具有一個相對于孔14的對應(yīng)焊接段18，20的過盈 量。如從圖1中得知，第一焊接段18，26與過渡段19，28 一樣優(yōu)選是圓柱形的，而第二焊接 段20，30是錐形的。第二焊接段20，30相對軸線A傾斜的角度在該實施例中約為5°。該 角度可以在較寬的范圍內(nèi)與各種應(yīng)用情形適配，但優(yōu)選在1°到15°之間。
為了連接軸12與輪轂10，兩個部件基本上共軸地取向并且軸12的突起22在第 一焊接段18，26的區(qū)域內(nèi)擠壓到孔14的通入口 15上，這如圖2中所示。軸12和輪轂10 在第一焊接段18，26的各接觸部位處接觸。通過將焊接電流傳導(dǎo)經(jīng)過接觸部位32，34而開 始焊接過程，在其間接觸部位32，34熔化。在焊接過程中，亦即，當(dāng)焊接電流沿第一焊接段 18，26傳導(dǎo)經(jīng)過各接觸部位時，或當(dāng)接觸部位32，34在焊接電流中斷后仍然熔化的情況下， 沿與軸線A平行指向的壓入方向P給軸12施加一個力，以便軸12繼續(xù)向前壓入輪轂10的 孔14中。此外，壓焊以與開頭所述的EP1941964 Al所描述那樣相似的方式進(jìn)行。尤其可 以設(shè)計使部件10，12定心的措施，例如在孔14上設(shè)置倒角，或在突起22上設(shè)置定心附件。
由于第二焊接段20，30的錐形形狀，在它們之間首先存在一個空隙36，以便焊接 電流基本上僅流經(jīng)第一焊接段18，26相對小面積的區(qū)域。
如由圖3得知，軸12和輪轂10在置位行程結(jié)束前不久也在第二焊接段20，30的 區(qū)域內(nèi)接觸。在還剩下的置位行程期間，在軸12與輪轂10之間形成自鎖錐形配合面41形 式的壓配合(參見圖4)。軸12在輪轂10中的軸向終端位置可以由此限定，使得在達(dá)到一 定的壓力或一定的位移時，部件之間的相對運動結(jié)束。焊接電流僅在焊接過程開始時流動 較短時間，一般在幾毫秒內(nèi)。
在壓焊之后，獲得一種在如圖4和圖5中例示出的裝置。在軸12和輪轂10之間存在一種連接裝置，該連接裝置包括在第一焊接段18，26的區(qū)域內(nèi)的焊縫42和在第二焊接 段20，30區(qū)域內(nèi)的錐形配合面41。焊縫42和錐形配合面41通過在過渡段19，28區(qū)域內(nèi)的 狹窄的環(huán)繞空隙40分隔。通過壓配面和焊接連接裝置的組合，在保證較大強(qiáng)度的同時可以 實現(xiàn)較高的焊接精度。因為焊接電流僅在各狹窄地限定的焊接部位的區(qū)域內(nèi)流動，所以可 以節(jié)省焊接能量。
第一焊接段18，26的結(jié)構(gòu)在圖1至圖5所示的實施形式中與壓焊過程匹配?？蛇x 的是，第一焊接段的結(jié)構(gòu)也可以與凸焊過程匹配。這種實施形式在圖6中示出，其中，為了 簡化，相同或等同的元件用與圖1至圖5中對應(yīng)的附圖標(biāo)記表示。軸12的第一焊接段26’ 在此設(shè)計成錐形并且在軸12和輪轂10壓合時頂在孔14的通入口 15上。接觸部位32，34 也就是限定為一個較小的環(huán)形邊的區(qū)域。因此，通入口 15的邊緣在凸焊過程的范圍內(nèi)作用 為產(chǎn)生足夠電流密度的隆起。輪轂10的第一焊接段18’在該實施形式中(與軸12的第一 焊接段26’的圓錐角有關(guān))最后由在接觸部位32周圍的圓柱面和/或環(huán)形面形成。第二 焊接段20，30與在前述的第一實施形式中相同地設(shè)計，亦即，在焊接過程最后，在第二焊接 段20，30之間存在一個錐形的壓配合面。如從圖6中得知，在輪轂10的第一焊接段18’與 第二焊接段20之間構(gòu)成一個臺階43。
圖7示出本發(fā)明的另一種實施形式，其中，第一焊接段的結(jié)構(gòu)如在圖6所示實施形 式中那樣，與凸焊過程匹配。在該實施形式中，沿環(huán)形面環(huán)繞的凸緣44形式的突起設(shè)置在 輪轂10的端面，其中，所述的環(huán)形面與輪轂10的第一焊接段18"對應(yīng)。凸緣44在軸12和 輪轂10壓合時頂在與壓入方向P成直角延伸的、軸12的第一焊接段26〃上，該第一焊接段 26〃同樣形成環(huán)形面。軸12和輪轂10的接觸部位32，34在凸緣44的突出的端部處具有很 小的面積，因此產(chǎn)生足夠的電流密度用于凸焊過程。代替凸緣44，在也可以在輪轂10和/或軸12上設(shè)置不同地成型的或布置的凸起，該凸起在焊接時作用為“隆起”。
附圖標(biāo)記列表
10輪轂
12軸
14孔
15通入口
16內(nèi)表面
18，18'，18''輪轂的第一接縫段
19輪轂的過渡段
20輪轂的第二接縫段
21外圓周面
22突起
24外輪廓面
26，26'，26''軸的第一接縫段
28軸的過渡段
30軸的第二接縫段
32輪轂的接觸部位
34軸的接觸部位
36空隙
40空隙
41錐形配合面
42焊縫
43臺階
44凸緣
A軸線
P壓入方向
權(quán)利要求
1.一種用于連接軸(12)和輪轂(10)的方法，其中，所述輪轂(10)包括用于與所述軸(12)的對應(yīng)第一接縫段(26，26’ ,26")和第二接縫段(30)連接的第一接縫段(18，18’，18”)和第二接縫段(20)，該方法具有以下步驟 使所述軸(12)和所述輪轂(10)在所述第一接縫段(18，18，，18”，26，26，，26”)的區(qū)域內(nèi)的接觸部位(32，34)處相互壓合，其中，所述第二接縫段(20，30)仍然未接觸； 通過所述相互壓合的軸(12)和輪轂(10)的所述接觸部位(32，34)傳導(dǎo)焊接電流，以便熔化所述接觸部位(32，34);以及 在所述第一接縫段(18，18’，18”，26，26’，26”)熔化時，將所述軸(12)壓入所述輪轂(10)中，直到在所述第二接縫段(20，30)之間基本上形成壓合面為止。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二接縫段(20，30)基本上是錐形的，其中，通過將所述軸(12)壓入所述輪轂(10)中，在所述第二接縫段(20，30)之間形成錐形配合面(41)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述輪轂(10)具有孔(14)，在其內(nèi)表面(16)上構(gòu)造所述輪轂(10)的至少所述第二接縫段(20)。
4.按前述權(quán)利要求至少一項所述的方法，其特征在于，所述第一接縫段(18，26)基本上為圓柱形。
5.按權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，一個所述第一接縫段(18’，26’)是基本上圓柱形的，而另一個所述第一接縫段(18’，26’ )是基本上錐形的，或者所述兩個第一接縫段都是基本上錐形的。
6.按權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，一個所述第一接縫段形成環(huán)面并且另一個所述第一接縫段是基本上錐形的，或者所述兩個第一接縫段(18”，26”)分別形成環(huán)面。
7.按前述權(quán)利要求至少一項所述的方法，其特征在于，在所述輪轂(10)的所述第一接縫段(18〃)上和/或在所述軸(12)的所述第一接縫段(26〃)上設(shè)置至少一個形成各自的接觸部位(32，34)的突起(44)。
8.按前述權(quán)利要求至少一項所述的方法，其特征在于，所述第二接縫段(20，30)的焊接相互阻擋。
9.按前述權(quán)利要求至少一項所述的方法，其特征在于，在各所述第一接縫段(18，18，，18”，26，26，，26，，)和各所述第二接縫段(20, 30)之間設(shè)置過渡段(28)，所述過渡段(28)設(shè)計用于容納多余的材料。
10.一種由軸(12)和輪轂(10)構(gòu)成的裝置，其中，所述輪轂(10)包括用于連接所述軸(12)的對應(yīng)第一接縫段(26，26’ ,26")和第二接縫段(30)的第一接縫段(18，18’，18”)和第二接縫段(20)，其中，所述軸(12)和所述輪轂(10)在所述第一接縫段(18，18，，18”，26，26’，26”)處相互焊接，并且，所述軸(12)和所述輪轂(10)在所述第二接縫段(20，30)處彼此壓合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連接軸(12)和輪轂(10)的方法，其中，所述輪轂(10)包括用于與所述軸(12)的相應(yīng)的接縫段(26,30)連接的第一接縫段(18)和第二接縫段(20)。所述軸(12)和所述輪轂(10)在所述第一接縫段(18)的區(qū)域內(nèi)的接觸部位處相互壓合，其中，所述第二接縫段(20,30)仍然未接觸；通過相互壓合的軸(12)和輪轂(10)的所述接觸部位(32,34)傳導(dǎo)焊接電流，以便所述接觸部位熔化。在所述第一接縫段(18,26)熔化時將所述軸(12)壓入所述輪轂(10)中，直到在所述第二接縫段(20,30)之間基本上形成壓合面為止。
文檔編號B23K11/14GK103038017SQ201080062518
公開日2013年4月10日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月27日
發(fā)明者A.迪特里希, M.舒伊基 申請人:瑪格納動力傳動系統(tǒng)股份及兩合公司